فرمت‌های HEIF و HEVC جایگزین JPG و MP۴ می‌شوند

وب سایت کلیک - امین رضائیان: شاید نام فرمت های HEIF و HEVC را شنیده باشید یا شاید هم اصلا با این فرمت ها آشنایی نداشته نباشید! به نظر می رسد این فرمت ها در آینده نزدیک جایگزین فرمت های JPG و MP۴ شوند.

فرمت های JPG و MP4 فرمت های خاصی هستند که در فایل های مولتی مدیا (عکس، ویدئو یا موزیک) از آن ها استفاده می‌شود. این دو فرمت یکی از رایج‌ترین فرمت های موجود برای فایل های مولتی مدیا محسوب می‌شوند که هم در گوشی و تبلت ها و هم در کامپیوترها از آن ها استفاده به عمل می‌آید. سال هاست که این دو فرمت به دو فرمت کاملا جا افتاده و رایج تبدیل شده‌اند، اما ما عقیده داریم که در آینده نزدیک دو فرمت HEIF و HEVC جایگزین فرمت های JPG و MP4 خواهند شد!

شاید نام فرمت های HEIF و HEVC را شنیده باشید و شاید هم اصلا هیچ آشنایی با این دو فرمت نام برده شده نداشته باشید! در این مطلب شما را به طور کامل با فرمت های HEIF و HEVC آشنا خواهیم کرد و در مورد ماهیت و پتانسیل آن ها صحبت می‌کنیم. سعی خواهیم کرد که همه چیز را به بیان ساده‌تر عنوان کنیم تا برای تمام خوانندگان عزیز قابل درک باشد. بنابراین اگر دوست دارید بدانید که چرا و چطور فرمت های HEIF و HEVC می‌توانند جایگزین عالی برای فرمت های JPG و MP4 باشند با کلیک همراه باشید.

فرمت های HEIF و HEVC برای چه فایل هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

پیش از شروع توضیحات در مورد دو فرمت HEIF و HEVC باید بگوییم که این دو فرمت برای چه نوع فایل های مولتی مدیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

• فرمت HEIF: فرمتی برای فایل های عکس است که شامل اطلاعات تکمیل کننده و مضاعف دیگری هم می‌شود.
• فرمت HEVC: یک استاندارد فشرده سازی با کارایی بالاست که عموما در ویدئوها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این فرمت اصطلاحا ۲۶۵ هم گفته می‌شود (اگر اهل دانلود فیلم و سریال باشید بدون تردید با اصطلاح H.۲۶۵ برخورد کرده‌اید).

بنابراین معمولا فرمت های HEIF و HEVC به ترتیب برای عکس ویدئو مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آشنایی دقیق تر با فرمت HEIF

واژه HEIF مخفف عبارت "High Efficiency Image File Format" به معنای "فرمت فایل عکس با کارایی بالا" است و همانطور که گفتیم برای عکس ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و احتمالا جایگزین فرمت JPG می‌شود. این فرمت می‌تواند حاوی یک یا چند عکس باشد. عکس های با فرمت HEIF می‌توانند حاوی عکس هایی با کیفیت بالا و فشرده شده توسط کدک HEVC (در ادامه بیشتر در مورد کدک HEVC صحبت می‌کنیم) و همچنین اطلاعات دیگری در مورد آن عکس باشند. عکس های با فرمت HEIF می‌توانند به صورت بهینه حاوی تغییرات خاصی باشد که برخی از اصلی ترین آن ها شامل موارد زیر می‌شود:

• چرخش ۹۰، ۱۸۰ و ۲۷۰ درجه‌ای عکس
• برش عکس با ارائه ابعاد مستطیلی مشخص
• همپوشانی چند تصویر با ترتیب و موقعیت های مشخص شده

اطلاعات یا بهتر بگوییم تحولات فوق می‌توانند مثل یک دستورالعمل در فایل های HEIF ذخیره شوند. این مسئله بدان معناست که عکس اصلی دچار هیچ تغییری نمی‌شود و اطلاعات عکس اصلی با اطلاعات جدید جایگزین نخواهند شد. همچنین جزئیات عکس اصلی در فرمت HEIF هم فشرده سازی نمی‌شوند و بدین ترتیب کیفیت اصلی تصویر حفظ خواهد شد. به همین دلیل است که عکس های با فرمت HRIF علاوه بر کارایی بالا و بهینه بودن، کیفیت فوق‌العاده‌ای هم دارند و تعادل مابین این دو مقوله را به بهترین شکل ممکن ارائه خواهند کرد.

فرمت HEIF همچنین یک چارچوب برای عملیات های ویرایش غیر مخربی تعیین می‌کند که توسط عوامل خارجی مشخص می‌شوند. زمانی که این عملیات ها بر روی عکس انجام شود، اصطلاحا می‌گوییم عکس نهایی یک "تصویر مشتق" (Derived Image) است. به طور کلی فایل های با فرمت HEIF می‌توانند در کانتینر خود شامل اطلاعات و چارچوب های زیر باشند:

• عکس: یک عکس واجد با خواص مشخص شده و پیش نمایش
• تصاویر مشتق: این نوع ویرایش غیر مخرب اجازه می‌دهد تا نرم افزار باز کننده عکس برخی دستورالعمل های خاص را بدون اینکه تغییر مخربی روی عکس اصلی و اولیه ایجاد کند، بر روی آن به نمایش بگذارد.
• توالی تصویر: چندین عکس که خواص مشابه مثل زمان عکسبرداری و سایر مشخصات مشابه را به همراه دارند. این فرمت به طور عمده برای عکسبرداری سینماگرافیکی و انیمیشن ها بکار می‌رود.
• اشیای کمک کننده تصویر: این داده ها در هنگام باز کردن فایل به طور مستقیم قابل مشاهده نیستند و می‌توانند شامل نقشه های آلفا یا نقشه های عمقی باشند.
• متادیتا: سایر اطلاعات اضافه مثل EXIF، XMP و دیگر موارد مشابه

برخی از شرایطی که در آن ها کانتینر HEIF قابل استفاده است شامل موارد زیر می‌شود:

• یک عکس با کیفیت بالا و پیش نمایشی از آن در فرمت JPG با کیفیت پایین
• چند فایل عکس پشت سر هم که در یک پکیج ذخیره شده‌اند
• چند فایل عکس با فاصله کانونی متفاوت
• چند فایل عکس با زمان ضبط عکس (اکسپوژر) متفاوت
• یک فایل عکس ویدئوی ضبط شده به صورت همزمان (مثل حالاتی که در حین استفاده از قابلیت لایو فوتو (Live Photo) آیفون ها یا موشن فوتو (Motion Photo) در گوگل پیکسل 2 پدیدار می‌شود).

آشنایی دقیق تر با فرمت HEVC

اما فرمت HEVC چیست؟ همانطور که پیش از این هم گفتیم این فرمت با اصطلاحا H.۲۶۵ هم شناخته می‌شود و یک فرمت برای فشرده سازی فایل های ویدئویی است. این فرمت جایگزین عالی برای فرمت AVC/H.۲۶۴ محسوب می‌شود. فرمت HEVC به شکل ویژه‌ای فشرده سازی شده و بسیار بهینه است و در عین حال می‌تواند از رزولوشن ۴۳۲۰ در ۸۱۹۲ و ۸K UHD پشتیبانی کند. این فرمت با هدف کاهش بیت ریت در ویدئوها و حفظ کیفیت آن ها پایه‌گذاری شد. به دلیل پیچیدگی که این فرمت دارد، نیاز به محاسبات آن برای کاه بیت ریت و حفظت کیفیت تصویر زیاد خواهد بود و به همین سبب زمان لازم برای تبدیل فایل ویدئویی به فرمت HEVC هم نسبتا طولانی تر از زمان لازم برای تبدیل فایل های ویدئویی به فرمت H.۲۶۴ خواهد بود. از این کدک حتی برای فشرده سازی تصاویر در فرمت HEIF که در بخش قبل در مورد آن صحبت به عمل آوریم هم استفاده می‌شود.

فرمت های HEIF و HEVC

مثل حالتی که در کدک H.۲۶۴ به وجود می‌آید، در H.۲۶۵ یا فرمت HEVC هم فریم های تصویر کنترل می‌شوند. فرمت HEVC در حین پخش ویدئو، فریم های آن را به گونه‌ای کنترل می‌کند که از نمایش تصاویر و فریم های متوالی یکسان و اضافه جلوگیری به عمل آید. فریم هایی که در ویدئو به عنوان فریم اضافه مشخص می‌شوند توسط فرمت HEVC با توصیف منطقه‌ای جایگزین خواهند شد و بدین ترتیب در آن فریم از نمایش تصویر در تک تک پیکسل ها جلوگیری به عمل آمده و بدین صورت حجم ویدئو کاهش پیدا می‌کند.

تغییرات کلیدی در فرمت HEVC شامل گسترش مقایسه نواحی مختلف مدل (فریم های ویدئو) و استفاده از روش های کدگذاری مختلف ۱۶ در ۱۶ پیکسلی تا ۶۴ در ۶۴ پیکسلی می‌شود. بدین ترتیب در شرایطی که لزومی مبنی بر وجود پیکسل های متعدد و نشان دادن بخشی از تصویر در آن ها وجود نداشته باشد، تعداد پیکسل ها توسط فرمت HEVC کاهش یافته (پیکسل ها بزرگ تر می‌شوند) و بدین ترتیب حجم ویدئو هم کاهش پیدا می‌کند. در فرمت HEVC تقسیم بندی پیکسل ها و ابعاد آن ها به شکل هوشمندانه انجام می‌پذیرد و از تکنیک های دیگری مثل پیش بینی جزئیات تصویر، فیلترینگ جران حرکت بهتر، فیلترینگ افست تطبیقی و غیره هم برای کاهش حجم ویدئوی نهایی استفاده به عمل می‌آید.

اولین بازی که در مورد کدک HEVC صحبت به میان آورد مربوط به سال 2012 و زمانی می‌شود که شرکت کوالکام در کنگره جهانی موبایل بارسلونا (MWC 2012) از تبلتی با تراشه اسنپدراگون S4 و دو هسته پردازشگر مرکزی رونمایی کرد و اشاره داشت که این تبلت قابلیت کدگذاری H.264 و H.265 را در کنار هم ارائه می‌کند. در جریان این رونمایی شرکت کوالکام نشان داد که پردازنده اسنپدراگون S4 توانست بیت ریت یک ویدئو را با استفاده از کدک H.265 تا 50 درصد کاهش دهد و در عین حال هیچ افت کیفیتی در ویدئو ایجاد نشود. در سال 2014 شرکت اپل از کدک مذکور در تماس های ویدئویی FaceTime آیفون 6 و آیفون 6 پلاس استفاده به عمل آورد. اولین تراشه‌ موبایلی هم که با یک قطعه سخت افزاری اختصاصی برای رمزگشایی از کدک H.265 طراحی شد، تراشه Tegra X1 بود که در سال 2015 از سوی شرکت انویدیا معرفی شد و پس از آن در سری پردازنده های گرافیک GeForce 600 هم مورد استفاده قرار گرفت.

فرمت های HEIF و HEVC هم اکنون در چه گجت هایی استفاده می شوند؟

فرمت های HEIF و HEVC هم اکنون در برخی از گجت های مدرن به کار رفته‌اند. برای مثال اپل سیستم عامل iOS 11 را با قابلیت پشتیبانی از فایل های HEIF و HEVC منتشر کرد، بنابراین کاربران آیفون 7 و نسخه های جدیدتر آیفون های اپل می‌توانند از قابلیت ضبط عکس ویدئوهای مبتنی بر دو فرمت مذکور استفاده کنند. پخش ویدئوهای HEVC هم از آیفون 5S (البته با محدودیت های خاص) به بعد قابل انجام است. آیپد های مجهز به سیستم عامل iOS 11 و مک بوک هایی که از آپدیت MacOS High Sierra بهره‌مند باشند هم قابلیت پشتیبانی از فرمت های HEIF و HEVC را ارائه می‌کنند.

اپل برای تصاویر و عکس ها در آیفون هایش از فرمت HEIF استفاده می‌کند، یعنی امکان ضبط عکس با فرمت HEIF در آیفون های 7، 7 پلاس، 8،8 پلاس و آیفون 10 وجود دارد اما این آیفون ها قابلیت ضبط ویدئوهای HEVC را ندارند و فقط از پخش ویدئوهای با فرمت مذکور پشتیبانی به عمل می‌آورند. البته ویدئوهایی که توسط آیفون های اپل با فرمت MOV ضبط می‌شوند توسط کدک H.265 کدگذاری خواهند شد و به گونه‌ای تا حدی بهینه‌سازی های منطبق با این فرمت روی آن ها پیاده‌سازی می‌شود.

اما زمان پشتیبانی گوشی های اندروید از فرمت های HEIF و HEVC در بازه متفاوتی ارائه شد. فرمت HEVC از زمان معرفی اندروید ۵ آب نبات چوبی توسط این سیستم عامل قابل پشتیبانی بود اما فرمت HEIF با معرفی اندروید P توسط این سیستم عامل قابل پشتیبانی شد. بنابراین از این نظر سیستم عامل اندروید به مراتب عقب‌تر از سیستم عامل iOS قرار دارد. هم اکنون حتی اپلیکیشن دوربین گوشی های گوگل پیکسل گزینه‌ای برای استفاده از فرمت HEIF ارائه نمی‌کند.

سامسونگ هم قابلیت ضبط ویدئو با فرمت HEVC را در دو گوشی گلکسی S۹ و S۹ پلاس ارائه کرده است اما فرمت HEIF را برای ضبط عکس ارائه نمی‌کند. از فرمت HEIF حتی می‌توان با استفاده از استاندارد HTML ۵.۲ در صفحات وب هم به منظور ذخیره سازی نسخه های مختلف یک عکس استفاده کرد تا مرورگر بتواند تصمیم گیری کند که با توجه به شرایط مختلف کدام نسخه از عکس را بارگذاری نماید. بنابراین روز به روز شاهد فراگیرتر شدن میزان بکارگیری فرمت های HEIF و HEVC هستیم و پیش بینی می‌کنیم که این روند رو به رشد حفظ شود.

چرا باید از فرمت های HEIF و HEVC استفاده کنیم؟

تا به اینجای کار تقریبا همه چیز را به زبان خیلی ساده در مورد فرمت های HEIF و HEVC خدمتتان عنوان کردیم. اما اگر بخواهیم فقط یک دلیل برای استفاده از فرمت های HEIF و HEVC عنوان کنیم، باید بگوییم که این فرمت ها به دلیل بهینه بودن بهترین فرمت برای ذخیره عکس ویدئو محسوب می‌شوند. همانطور که می‌دانید با توجه به افزایش کیفیت لنز دوربین گوشی های موبایل، پر شدن زود هنگام حافظه داخلی آن با عکسبرداری کاربر به معضلی تبدیل شده است و شرکت های زیادی برای رفع این مشکل مجبور شده‌اند ظرفیت حافظه داخلی گوشی های خود را تا ۵۱۲ گیگابایتی افزایش دهند.

حال تصور کنید بتوانیم حجم ویدئو عکس های ضبط شده با دوربین گوشی را بدون افت کیفیت تا ۳۰ الی ۵۰ درصد کاهش دهیم! به این صورت بخش عظیمی از مشکلات کاربران در زمینه کمبود فضای ذخیره سازی اطلاعات در گوشی حل می‌شود. به همین دلیل است که پیش بینی می‌کنیم در آینده نزدیک شاهد فراگیر شدن استفاده از فرمت های HEIF و HEVC و جایگزینی آن ها با فرمت های JPG و MP۴ خواهیم بود. طبق آمار روی کاغذ با استفاده از فرمت HEIF تقریبا می‌توانیم دو برابر فایل های JPG در یک فضای مشخص و یکسان عکس ذخیره کنیم. یعنی فرمت HEIF تقریبا ۲ برابر از فرمت JPG بهینه تر است.

همچنین فراموش نکنید که عکس های با فرمت HIEF می‌توانند شامل تغییراتی شوند که هیچ تاثیری روی عکس اصلی ندارند. بدین ترتیب می‌توان تغییراتی روی این تصاویر ایجاد کرد و بعد از ذخیره این تغییرات باز هم آن ها را از بین برد و به نسخه اورجینال و اولیه عکس دست پیدا کرد. این امکان حتی در صورتی که عکس مورد نظر از یک گوشی به گوشی دیگری فرستاده شود هم قابل انجام است چون تمام اطلاعات آن در کانتینر فرمت HEIF ذخیره می‌شود. این روند به هیچ عنوان عکس های JPG قابل پیاده سازی و استفاده نخواهد بود.

بر روی کاغذ فرمت H.265 یا HEVC هم تقریبا دو برابر از فرمت AVC کدگذاری شده با H.264 بهینه تر خواهد بود. به بیان دیگر یک ویدئوی H.265 می‌تواند در شرایط خاص (حداقل روی کاغذ) نصف حجم یک ویدئوی H.264 را به همراه داشته باشد. بنابراین کاملا مشخص است که فرمت های HEIF و HEVC پتانسیل بسیار بالایی برای جایگزین شدن با فرمت های JPG و MP4 را دارند.